CN102216166B - 具有液压锤阻力的端口封闭系统 - Google Patents

Abstract

一种端口封闭系统（20），包括端口结构（22）和阀（24）。所述端口结构（22）包括端口（28），端口（28）用于建立外部环境（30）与能够容纳流体物质的内部容积（32）之间的连通。阀（24）包括具有节流孔的柔性、弹性、自关闭、狭槽型的阀头（36），节流孔在不受约束的状态下是常闭的。端口（28）具有侧向面向内的接合表面（34）并且阀具有侧向面向外的外周表面（54），外周表面（54）通过与表面（34）的接合而被侧向向内压缩，从而在头（36）受到压差时增加常闭节流孔对打开的阻力。

Description

具有液压锤阻力的端口封闭系统

技术领域

本发明总体上涉及用于允许（accommodating）流体物质的流动的系统。更具体地，本发明涉及一种端口封闭系统，其具有柔性、弹性阀并且允许通过所述阀的流体物质流动。

背景技术

本发明的发明人已经发现，提供用于保持或者以其它方式安装柔性、弹性阀的改进的系统是有利的，所述阀限定初始关闭的节流孔，该节流孔能够打开以容纳通过所述阀的流体流动，其中该系统的设计可提供目前为止还没有在行业中构想出或者没有从现有技术中想到的优点。特别地，本发明的系统便于在阀的一些部分已经被迫离开其初始关闭配置之后正确地关闭阀，并且能够抵抗作用在阀上的流体物质引起的液压锤（hydraulic hammer）。

一种类型的柔性、弹性阀是安装在流体容器的端口中的自关闭、狭槽型的阀。这种阀具有限定常闭的节流孔的一个或多个狭槽，所述节流孔响应于插入在阀中的探针或填充/排放工具或者响应于经过阀的升高的压差（例如，由容器被挤压时容器内升高的压力引起，或者由与容器内的压力相比降低的外部环境压力引起）而打开，以允许通过其中的流动。这种阀一般设计成使得在探针或填充/排放工具移走后或者容器内的升高的内压降低后，或者外部压力升高后，立即自动地关闭，以切断通过其中的流动。

这种阀以及使用这种阀的封闭件的设计示出在美国专利No. 5,271,531、5,927,566以及5,934,512中。一般地，该封闭件包括安装在容器颈部上的主体或基部，用以限定用于容纳阀的座，并且该封闭件包括用于将阀保持在基部中的座上的保持环或其它结构。例如见美国专利No. 6,269,986和6,616,016。阀是常闭的，并且能够在瓶被完全倒置时抵挡流体产品的重量，使得液体除非在瓶被挤压时才会泄漏出。利用这种改进的系统，盖或罩不需要再次封闭（尽管在如果包装要运送到另一个地点、封装在小箱子中等等时，盖或罩一般是再次封闭的）。另一个用于与探针或填充/排放工具一起使用的这种阀系统示出在共同所有的提交于2008年2月21日、名为“VALVE MOUNTING ASSEMBLY WITH SLIT MISALIGNMENT PREVENTION FEATURE（具有狭槽错位防止特征的阀安装组件）”的美国专利申请No. 12/070,799中，该专利申请的发明人为David J. Gaus，在此将该专利申请的全部内容通过参引的方式并入。

尽管这种阀系统具有显著的优点并且运行良好，但是理想的是提供一种改进的系统，该系统将更好地适应更棘手的操作或误用，并且具有降低的泄漏风险。具体地，当上述类型的带有阀的容器中的一个掉落、打翻或者以其它方式被撞击时，容器中的流体可能利用力冲击阀使得阀可能瞬间打开，并且少量的液体可能被排出。这种加速的瞬态液压效应有时候被描述为液压锤或水锤。

提供一种改进的阀端口封闭系统是有益的，该阀端口封闭系统消除或大大减小了流体容器受到液压锤时阀打开的趋势，例如当容器翻到、掉落或者以其它方式受到突然撞击时（例如，当用户以力和冲击将容器在表面上放下时）。

一种提供具有液压锤阻力的阀的方法示出在共同所有的提交于2007年3月27日、名为“DISPENSING VALVE WITH HYDRAULIC HAMMER RESISTANCE（具有液压锤阻力的分配阀）”的美国专利申请No. 11/728,614中，该专利申请的发明人为David J. Gaus等人，在此将该专利申请的全部内容通过参引的方式并入。尽管在11/728,614中示出的阀对于其期望的目的工作良好，但是始终存在对于其它方法和改进的空间。

发明内容

本发明的发明人已经发明了一种创新的用于流体容器的端口封闭系统；特别地，该端口封闭系统能够提供对液压锤的改进阻力。

根据本发明的一个方面，一种具有液压锤阻力的端口封闭系统，并且包括：（1）端口，其建立能够容纳流体物质的内部容积与外部环境之间的流通，和（2）阀，其包括延伸经过所述端口的柔性、弹性头。该阀头具有：（a）面向所述内部容积的内侧；（b）面向所述外部环境的外侧；（c）穿过阀头的至少一个自密封狭槽；以及（d）沿着所述狭槽的相面对的可打开部分，其限定处于不受约束状态（in an unconstrained condition）的常闭节流孔，其中可打开的部分能够沿第一方向朝所述内部容积移动到打开节流孔配置，并且沿第二方向朝所述外部环境移动到另一个打开节流孔配置。端口具有侧向面向内的接合表面；并且阀进一步包括侧向面向外的外周表面，该表面通过与所述接合表面的接合而被侧向向内压缩，从而在所述自密封狭槽上施加关闭力，以在阀头受到作用经过阀头的压差时增加常闭节流孔对在至少所述第二方向上打开的阻力。

在一个方面，阀头的内侧由凸出的表面限定。作为进一步的方面，凸出的表面是拱形（arcuate）的。

根据一个方面，所述外侧由凹入的表面限定。在进一步的方面，凹入的表面是拱形的，并且在又一个方面，凹入的表面是半球形的。

作为一个方面，所述至少一个自密封狭槽包括两个横向于彼此延伸的自密封狭槽。在进一步的方面，所述两个狭槽中的一个比所述两个狭槽中的另一个长超过50%。

根据一个方面，所述接合表面是具有直径D的圆筒形表面，并且所述侧向面向外的外周表面在不受约束状态是截头圆锥形表面。在进一步的方面，该截头圆锥形表面具有邻近所述内侧的最大直径，在不受约束的状态下，该最大直径比所述直径D大。在又一个方面，阀进一步包括外周附接部分，并且所述截头圆锥形表面从所述最大直径会聚到邻近所述外周附接部分的最小直径。

作为一个方面，阀在一开始与所述接合表面分开，但是随着与其接合。在进一步的方面，所述系统还包括围绕所述端口的座，并且所述阀进一步包括接合在所述座中的外周附接部分。在又一个方面中，所述座位于所述内部容积外。在一个方面，所述系统进一步包括与所述座卡配接合的保持器环，以将所述外周附接部分夹持在保持器环和座之间。

根据一个方面，所述侧向面向外的外周表面从所述外侧延伸到外周附接部分。

本发明的端口封闭系统特别适于将阀安装在分配装置中，其中阀与插入的导管或探针之间的相对运动引起阀头的一些部分打开，从而接受探针，使得探针延伸穿过阀。在本发明的一个特别的使用中，这种探针是用来填充诸如杯子或马克杯的流体容器的流体入口导管。

本发明的端口封闭系统能够通过各种布置来相对于相关的容器（或者其它含有流体物质的结构）定位。特别地，该端口封闭系统可以永久地或者可释放地附接于容器（或者其它含有流体物质的结构）。另外，本发明的端口封闭系统的阀能够以这样的形式来设置：其在一开始与本发明的端口封闭系统分开，但是随后能够附接于该系统或者保持在该系统内。

从本发明下面的详细描述、权利要求以及附图中，本发明的众多其它优点和特征将变得容易显见。

附图说明

在构成说明书的一部分的附图中，遍及所有附图使用相似的附图标记来表示相似部分，

图1是呈杯子形式的流体容器从上面观察的轴测图，该杯子结合了体现本发明的端口封闭系统，其中封闭系统的柔性、弹性阀处于关闭位置；

图2是图1的杯子和端口封闭系统的轴测分解图，示出了阀处于如模塑的状态，其中阀不受约束，并且还示出了从系统的端口结构中去除的系统保持器部件；

图3是沿图1中的线3-3截取的剖视图；

图4是图3的画圈部分的放大图；

图4A是图4的画圈部分的放大图；

图5是与图4相似的视图，但是示出了端口封闭系统的阀通过流体填充工具或探针布置在打开状态，所述流体填充工具或探针插入在端口封闭系统中，以向容器的内部容积提供流体；

图6是与图5相似的视图，但是没有示出填充工具，以便更清楚地示出处于打开状态的阀；

图7是图1的阀的实施方式的放大的轴测图，示出了处于关闭状态的阀的面向内部侧，其中阀处于如模塑的不受约束状态；

图8是图7的阀的放大的轴测图，示出了阀的面向外部侧；同样，阀处于不受约束条件下的关闭状态；

图9是与图7相似的视图，但是示出了阀处于打开状态；

图10是与图8相似的视图，但是同样示出了阀处于打开状态；

图11是图7的阀的平面图，示出了处于关闭状态和不受约束条件下的阀；

图12是沿图11的线12-12截取的剖视图；

图13是平面图，示出了处于关闭状态和如模塑的不受约束条件下的图1的阀的另一个实施方式；以及

图14是图13的阀的正视图。

具体实施方式

尽管本发明允许多种不同形式的实施方式，但是本说明书和附图仅仅公开了一个具体的形式作为本发明的示例。然而，本发明并不意在限制于所描述的实施方式。本发明的范围在所附权利要求中指出。

如将在下文中详细论述的，本发明的端口封闭系统能够用来将阀安装在包括相关容器或其它分配结构的流体处理系统中，以便允许流体物质的输送，所述流体物质包括但不限于水、啤酒、或者其它适于消费的流体。

值得注意的是，本发明的端口封闭系统特别适于与包括阀的外周附接部分和中央阀头（通常能够在两个相反方向中的任一个上打开）的类型的柔性、弹性阀一起使用。

为了方便描述，图示了本发明的附图中的多个示出了一种形式的阀，其以本发明的端口封闭系统在特定应用中可能具有的一种典型的方位保持在该端口封闭系统的一个实施方式中，并且诸如上、下、水平等术语参考该方位而使用。然而，应当理解，本发明的端口封闭系统可以在除所描述的方位以外的方位中制造、存储、输送、售卖和使用。

本发明的端口封闭系统可以与大量传统或特殊的流体物质处理和/或保持系统一起使用，这些流体物质处理和/或保持系统包括玻璃或塑料瓶、柔性管状容纳结构、容器、罐、器皿以及其它设备或装置，尽管没有完全示出或描述，但是它们的细节对了解这些系统的本领域技术人员是显而易见的。特定流体物质处理或保持系统本身并不构成本发明的广泛方面的一部分，因此并不意在限制本发明的这些方面。本领域普通技术人员还应当理解，新颖且非显而易见的创造性方面单独体现在所描述的示例性阀安装系统中。

端口封闭系统的当前优选实施方式示出在图1-6中，并且总体上通过数字20表示。系统20示出为与饮料杯21形式的流体容器相结合。从图2和3中能够最清楚地看到，系统20包括端口结构22、阀24以及安装配件或保持器26。端口结构22包括端口28，端口28用于建立外部环境30与能够容纳诸如饮料的流体物质的内部容积32之间的连通。从图4中能够最清楚地看到，端口28具有侧向面向内的接合表面34，其优选为具有直径D的圆筒形。

阀24是自封闭的狭槽型阀，能够在图7-14中更详细地看到。阀24优选由柔性、易弯折、可伸缩并且弹性的材料模制成整体结构。这可以包括诸如人工合成的热固聚合物的合成橡胶，包括硅橡胶，例如美国的Dow Corning公司以SILASTIC 99-595-HC的贸易名称销售的硅橡胶。另一种适当的硅橡胶材料在美国由Wacker Silicone公司以Wacker 3003-40的名称销售。这些材料的所有两种均具有肖氏A40的硬度等级。阀24还可以由其它的热固材料或其它弹性体材料模制，或者由热塑聚合物或热塑弹性体模制，包括基于诸如热塑丙烯、乙烯、氨酯、以及苯乙烯的材料的那些，包括其卤化对应物。

阀24具有常闭的停止位置，或者图1、3和4所示的配置。当如下文中所述足够大的力作用在阀24上时，阀24能够被推压到一个或多个打开位置或配置，如图5、6、9和10所示。阀24包括柔性的中央部或头36（图1、2和4），其延伸经过端口28，具有第一侧或外侧38以及第二侧或内侧40。当阀24关闭时，内侧40具有凸出的且形状为拱形的表面，并且外侧38具有凹入的且形状为拱形、优选为半球形的表面。关于这一点，尽管此处示出了头36的优选形式，但是应当理解，取决于每个特定应用的具体参数和需要，其它的配置也可能是理想的，如上述美国专利No. 11/728,614和12/070,799中所描述的配置。

从图7、8以及11-14中能够最清楚地看到，头36具有平面的、相交的自密封狭槽50，这些狭槽50在阀24关闭时共同限定出关闭的节流孔。对于图2-12所示的实施方式，狭槽50彼此正交，并且长度相等。图13和14示出了优选的实施方式，其中狭槽50彼此正交，但是狭槽50中的一个比另一个狭槽50至少长50%，更优选地，在比另一个狭槽50长4或5倍的范围内。在阀24的所示形式中，狭槽50限定了位于头36中的四个基本扇段形、等尺寸的挡板或瓣片51。挡板或瓣片51也可以特性化地描述为阀头36的“可打开区域”或“可打开部分”。每个挡板或瓣片51具有由狭槽50限定的一对分叉的横向面，并且当阀24关闭时，每个横向面密封在相邻的瓣片51的面对的横向面上。

阀24可以模制成具有狭槽50。可替代地，阀的狭槽50能够随后通过适当的传统技术切割到阀24的头36中。然而，虽然形成了狭槽50，但是当阀24处于不受约束或如模塑的状态时，节流孔应当关闭。在操作中，当足够的力（或者压差）施加到阀头36的外侧38时，瓣片51能够被迫从狭槽50的相交点沿第一方向（朝图1-4中的内部容积32）向内打开，或者当足够的力（或者压差）施加到阀头36的内侧40时，瓣片51能够被迫从狭槽50的相交点沿第二方向（朝图1-4中的外部环境30）向外打开。

图5和6示出了沿第一方向打开的阀24的示例，其中流体入口导管或填充工具52已经沿第一方向插入，以经由导管或填充工具52中的流路53将饮料引导到内部容积32中。打开的瓣片51允许填充工具52的端部穿入到容器21的内部容积32中。瓣片51以基本液体密封的方式密封在填充工具52的外周周围。当填充工具52通过沿第二方向运动而从阀头36撤回时，头36和瓣片51的固有弹性使节流孔返回到关闭状态。

阀头36也可以以在阀头36的外周处具有侧向面向外的外周表面54为特征。表面54的尺寸和/或形状设定为在其如模塑或不受约束状态下使得其通过与端口28的表面34接合而被侧向向内压缩，如从图4和4A能够最清楚地看到，其中图4A中的假想线示出了与表面34相比，所示实施方式的表面54的不受约束的尺寸和形状。头36的该侧向向内的压缩施加关闭力在自密封狭槽50上，该关闭力增加了当阀头36受到诸如液压锤引起的作用经过头36的升高的压差时，常闭节流孔对沿至少第二方向（朝图1-4中的外部环境30）打开的阻力。应当注意，结合这样的系统20是特别有利的，其中：阀头36被填充工具52穿入，并且必须在填充工具52移除后返回到关闭状态并且抵抗液压锤。

从图12中能够最清楚地看到，在优选的所示形式中，表面54是截头圆锥形，邻近内侧40具有最大直径56，邻近阀24的外周附接部分或凸缘60具有最小直径58。最大直径56比表面34的直径D大。最小直径58优选等于表面34的直径D，或者刚刚稍微小于直径D。尽管相信所示的截头圆锥形状提供了良好的关闭力，但是取决于每个应用的特定需要和参数，其它产生与表面34的过盈配合的用于表面54的形状和/或尺寸也是理想的。

为了允许安装和保持阀24，凸缘60优选具有基本鸽尾形的横截面，其限定出一对截头圆锥形表面62和64，从图12中能够最清楚地看到。如图5中最清楚地所示，端口结构22包括环形座66，环形座66用于与凸缘60的轴向面向内的截头圆锥形表面62相配合地接合。安装配件或保持器26包括保持器环68，保持器环68具有轴向面向内的夹持表面70，表面70适于与凸缘60的轴向面向外的截头圆锥形表面64相配合地接合，并且夹紧在其上。保持器环68的侧向外周边缘72能够保持与端口结构22的从环形座66轴向向外设置的环形保持串珠（bead）74卡配接合。保持器环68在端口结构22内的卡配接合使环68将阀24紧紧地夹在端口结构22中。配件26优选还包括从保持器环64轴向向外延伸的基本圆筒形的壁76，以帮助系统20的组装和拆卸。

在组装期间，保持器环68能够被推过保持串珠74，因为保持器环68和/或端口结构22中存在足够的柔性，以允许部件在保持器环68经过串珠74并向内经过串珠74时发生暂时的弹性变形，从而在保持器环68和端口结构22之间产生卡配接合，使得阀凸缘60被至少微微地压缩并夹紧在相对的截头圆锥形表面66和70之间（图4）。尽管示出了安装的优选形式，但是端口结构22和阀24也可以具有其它构造，如用于安装凸缘60和座66的不同形状。此外，在一些其它的布置中，阀24可以在没有保持器环的情况下保持在端口结构22中。例如，阀24可以通过热结合、将端口结构22的一部分型锻在阀凸缘60上、粘结剂和/或压配合等而保持在端口结构22中。

阀24一般设计成在经过阀头36的压差降到预定量以下时关闭。阀24的固有弹性允许阀24返回到常闭状态（通过由弹性阀的变形应力产生的力的作用）。优选地，阀24在不受约束状态下足够刚硬，使其在支承于内侧40上的容器中的物质的重量或静压力水头（static head）之下将保持关闭，即使在没有表面34和54的接合产生的关闭力的情况下也能如此。

应当理解，阀24的节流孔可以由除所示直狭槽50之外的结构限定。根据每个特定应用的需要和参数，这些狭槽可以具有多种不同的形状、尺寸和/或构造。例如，节流孔也可以包括四个或更多个相交的狭槽。

如果期望提供特定的性能特性，则系统20优选构造为结合下列使用：（1）特定容器的特性或形状，其可以确立容器中的物质或产品的最大高度（即，静压力水头）以及最大预计液压锤，（2）要保持在容器内的特定物质或产品的特性，以及（3）其它部件的任何相关特性，如填充工具52。例如，流体物质产品的粘性和密度可以是设计系统20和阀24的具体构造时的相关因素。阀材料的刚性和硬度以及阀头36的尺寸和形状也可以与实现一些期望的特性相关，并且能够选择为适应于所预计的一般施加经过阀头36的压差的正常范围，并且适应于要保持在容器中的物质的特性。

从本发明的上面详细描述及其图示能够容易地看到，可以在不偏离本发明的新颖构想或原理的真实精神和范围的情况下，实现很多其它的变型和修改。

Claims (15)

1.一种具有液压锤阻力的端口封闭系统（20），所述系统（20）包括：

端口（28），所述端口（28）用于建立能够容纳流体物质的内部容积（32）与外部环境（30）之间的连通，所述端口（28）具有侧向面向内的接合表面（34）；和

阀（24），所述阀（24）包括延伸经过所述端口（28）的柔性、弹性头（36），所述头（36）具有：

面向所述内部容积（32）的内侧（40）；

面向所述外部环境（30）的外侧（38）；

穿过所述头（36）的至少一个自密封狭槽（50）；

沿所述狭槽（50）的相面对的可打开部分（51），用于限定在不受约束的状态下常闭的节流孔，其中，所述可打开部分（51）能够沿第一方向朝所述内部容积（32）移动到打开的节流孔配置，并且能够沿第二方向朝所述外部环境（30）移动到打开的节流孔配置；以及

侧向面向外的外周表面（54），所述外周表面（54）通过与所述接合表面（34）的接合而被侧向向内压缩，从而施加关闭力在所述自密封狭槽（50）上，以在所述阀头（36）受到作用经过所述阀头（36）的压差时增加所述常闭的节流孔对沿至少所述第二方向打开的阻力。

2.如权利要求1所述的端口封闭系统（20），其中，所述内侧（40）由凸出的表面限定。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述凸出的表面是拱形的。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述外侧（38）由凹入的表面限定。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述凹入的表面是拱形的。

6.如权利要求4所述的系统，其中，所述凹入的表面是半球形的。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个自密封狭槽（50）包括横向于彼此延伸的两个自密封狭槽（50）。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述两个狭槽（50）中的一个比所述两个狭槽（50）中的另一个长超过50%。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述接合表面（34）是具有直径D的圆筒形表面，并且所述侧向面向外的外周表面（54）在不受约束状态是截头圆锥形表面。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述截头圆锥形表面具有邻近所述内侧（40）的最大直径，所述最大直径在不受约束状态下大于所述直径D。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述阀（24）进一步包括外周附接部分（60），并且所述截头圆锥形表面从所述最大直径会聚到邻近所述外周附接部分（60）的最小直径。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述阀（24）在一开始与所述接合表面（34）分开，但是随后与所述接合表面（34）接合。

13.如权利要求12所述的系统，进一步包括围绕所述端口（28）的座（66），并且其中所述阀（24）进一步包括接合在所述座（66）中的外周附接部分（60）。

14.如权利要求13所述的系统，其中

所述座（66）位于所述内部容积（32）外；并且

所述系统进一步包括与所述座（66）卡配接合的保持器环（68），以将所述外周附接部分（60）夹紧在所述保持器环（68）与所述座（66）之间。

15.如权利要求13所述的系统，其中，所述侧向面向外的外周表面（54）从所述内侧（38）延伸到所述外周附接部分。

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